(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的の位置を決定するためのプロセッサを有すシステムの作動方法であって、
前記標的の第１の画像を獲得することと、
前記第１の画像の画像平面と異なる他の画像平面を有し、異なるときに生成される前記標的の第２の画像を獲得することと、
前記第１の画像の前記標的が前記第２の画像の前記標的と空間的に一致するかどうかを判定するために前記第１および第２の画像を処理することと、
処理する行為の結果に基づいて前記標的の位置を決定することと、を含み
前記標的の決定された位置は前記標的の実際の位置を示し、
前記第１および第２の画像について行う前記処理することが、前記画像平面上の前記第１の画像と交差する第１の投影線と前記他の画像平面上の前記第２の画像と交差する第２の投影線との間の第１の距離を決定することとを含む、作動方法。
【請求項２】
前記決定された第１の距離が複数の計算された距離の中で最小のものであるときに、前記第１の画像の前記標的が、前記第２の画像の前記標的に対応するように決定される、請求項１に記載の作動方法。
【請求項３】
前記標的について行う前記位置を決定することが、前記第１および前記第２の投影線と垂直である線の中間点の座標を使用することを含む、請求項１に記載の作動方法。
【請求項４】
第３の画像の画像平面が、前記第１の画像の前記画像平面および前記第２の画像の前記他の画像平面と異なる、前記標的の前記第３の画像を獲得することと、
前記第３の画像平面上の前記第３の画像と交差する第３の投影線を決定するために前記第３の画像を処理することと、
前記第３の投影線と前記第１および第２の投影線の一方または両方に関連付けられた参照点との間の第２の距離を決定することと、をさらに含み、
前記標的について行う前記位置を決定することが、前記第１の距離および前記第２の距離を使用することを含む、請求項１に記載の作動方法。
【請求項５】
前記標的の第３の画像を獲得することと、
前記第１の投影線と前記第３の投影線との間の第２の距離を決定することと、
前記第１の距離と第２の距離とを比較することと、をさらに含み、
前記第１、第２および第３の画像は異なるときに生成される、請求項４に記載の作動方法。
【請求項６】
前記標的について行う前記位置を決定することが、前記第１および第２の距離のどちらがより小さいかを決定することを含む、請求項５に記載の作動方法。
【請求項７】
前記標的が定義されない経路を動いている、請求項１に記載の作動方法。
【請求項８】
前記標的が動いている、請求項１に記載の作動方法。
【請求項９】
前記動きが呼吸に関連する、請求項８に記載の作動方法。
【請求項１０】
前記動きが心臓の動きに関連する、請求項８に記載の作動方法。
【請求項１１】
前記第１の画像および前記第２の画像が、同一の撮像装置を使用して生成される、請求項１に記載の作動方法。
【請求項１２】
前記第１の画像および前記第２の画像が、前記撮像装置の異なるガントリ角度で生成される、請求項１１に記載の作動方法。
【請求項１３】
前記第１の画像および前記第２の画像が、異なる撮像装置を使用して生成される、請求項１に記載の作動方法。
【請求項１４】
前記第１の画像が、診断用装置を使用して生成され、前記第２の画像は、治療用装置を使用して生成される、請求項１３に記載の作動方法。
【請求項１５】
前記診断用装置および前記治療用装置が、放射線システムの一部である、請求項１４に記載の作動方法。
【請求項１６】
前記撮像装置のうちの１つがカメラを備える、請求項１３に記載の作動方法。
【請求項１７】
前記撮像装置のうちの１つがＸ線機器を備える、請求項１３に記載の作動方法。
【請求項１８】
前記第１の画像が、異なるガントリ角度で生成される１組の中の複数の画像の１つである、請求項１に記載の作動方法。
【請求項１９】
前記標的の追加の画像を獲得すること、および前記追加の画像に基づいて前記標的の追加の位置を決定することをさらに含み、前記決定された位置および前記決定された追加の位置は、前記標的に対する軌道を集合的に形成する、請求項１に記載の作動方法。
【請求項２０】
前記決定された位置に基づいて前記標的の状態を決定することをさらに含む、請求項１に記載の作動方法。
【請求項２１】
前記状態が生理的周期の位相を含む、請求項２０に記載の作動方法。
【請求項２２】
前記生理的周期が呼吸周期を含む、請求項２１に記載の作動方法。
【請求項２３】
前記生理的周期が心周期を含む、請求項２１に記載の作動方法。
【請求項２４】
前記第１および前記第２の画像のうちの１つが、複数の投影画像を使用して再構築されたトモシンセシス画像を含む、請求項１に記載の作動方法。
【請求項２５】
標的の位置を決定するシステムであって、
前記標的の第１の画像を獲得するため、
前記第１の画像の画像平面と異なる他の画像平面を有し、異なるときに生成される前記標的の第２の画像を獲得するため、
前記第１の画像の前記標的が前記第２の画像の前記標的と空間的に一致するかどうかを判定するために前記第１および第２の画像を処理するため、および
処理の結果に基づいて前記標的の位置を決定するために構成されたプロセッサを備え、
前記標的の決定された位置は前記標的の実際の位置を示し、
前記プロセッサは、前記画像平面上の前記第１の画像と交差する第１の投影線と前記他の画像平面上の前記第２の画像と交差する第２の投影線との間の距離を決定することにより、前記第１および第２の画像を処理する、システム。
【請求項２６】
命令の実行により工程が実施される、１組の命令を格納する媒体を有するコンピュータ製品であって、
前記工程が、
標的の第１の画像を獲得することと、
前記第１の画像の画像平面と異なる他の画像平面を有し、異なるときに生成される前記標的の第２の画像を獲得することと、
前記第１の画像の前記標的が前記第２の画像の前記標的と空間的に一致するかどうかを判定するために前記第１および第２の画像を処理することと、
処理する行為の結果に基づいて前記標的の位置を決定することと、を含み、
前記標的の決定された位置は前記標的の実際の位置を示し、
前記第１および第２の画像について行う前記処理することが、前記画像平面上の前記第１の画像と交差する第１の投影線と前記他の画像平面上の前記第２の画像と交差する第２の投影線との間の第１の距離を決定することと、を含む、コンピュータ製品。
【請求項２７】
標的の位置を決定するためのプロセッサを有するシステムの作動方法であって、
前記標的の第１の画像を獲得することと、
前記第１の画像と異なるときに生成される前記標的の第２の画像を獲得することと、
前記第１の画像と交差する第１の投影線を決定することと、
前記第２の画像と交差する第２の投影線を決定することと、
前記第１の投影線と前記第２の投影線との間の第１の距離を決定することと、
前記決定された第１の距離の少なくとも一部に基づいて前記標的の位置を決定することと、を含み
前記標的の決定された位置は前記標的の実際の位置を示す、ところの作動方法。
【請求項２８】
前記標的の第３の画像を獲得することと、
前記第３の画像と交差する第３の投影線を決定することと、
前記第１の投影線と前記第３の投影線との間の第２の距離を決定することと、
前記第１の距離と第２の距離とを比較することとをさらに含み、
前記第１、第２、および第３の画像は異なるときに生成される、
請求項２７に記載の作動方法。
【請求項２９】
前記標的について行う前記位置を決定することが、前記第１および第２の距離のどちらがより小さいかを決定することを含む、請求項２８に記載の作動方法。
【請求項３０】
前記標的について行う前記位置を決定することが、前記第１および前記第２の投影線と垂直である線の中間点の座標を使用することを含む、請求項２７に記載の作動方法。
【請求項３１】
前記標的が定義されない経路を動いている、請求項２７に記載の作動方法。
【請求項３２】
前記標的が動いている、請求項２７に記載の作動方法。
【請求項３３】
前記動きが呼吸に関連する、請求項３２に記載の作動方法。
【請求項３４】
前記動きが心臓の動きに関連する、請求項３２に記載の作動方法。
【請求項３５】
前記第１の画像および前記第２の画像が、同じ撮像装置を使用して生成される、請求項２７に記載の作動方法。
【請求項３６】
前記第１の画像および前記第２の画像が、前記撮像装置の異なるガントリ角度で生成される、請求項３５に記載の作動方法。
【請求項３７】
前記第１の画像および前記第２の画像が、異なる撮像装置を使用して生成される、請求項２７に記載の作動方法。
【請求項３８】
前記第１の画像が診断用装置を使用して生成され、前記第２の画像が治療用装置を使用して生成される、請求項３７に記載の作動方法。
【請求項３９】
前記診断用装置および前記治療用装置が、放射線システムの一部である、請求項３８に記載の作動方法。
【請求項４０】
前記撮像装置のうちの１つがカメラを備える、請求項３７に記載の作動方法。
【請求項４１】
前記撮像装置のうちの１つがＸ線機器を備える、請求項３７に記載の作動方法。
【請求項４２】
前記第１の画像が、異なるガントリ角度で生成される１組の中の複数の画像の１つである、請求項２７に記載の作動方法。
【請求項４３】
前記標的の追加の画像を獲得すること、および前記追加の画像に基づいて前記標的の追加の位置を決定することをさらに含み、前記決定された位置および前記決定された追加の位置が、前記標的に対する軌道を集合的に形成する、請求項２７に記載の作動方法。
【請求項４４】
前記標的の第３の画像を獲得することと、
前記第３の画像と交差する第３の投影線を決定することと、
前記第３の投影線と前記第１および第２の投影線の一方または両方に関連付けられた参照点との間の第２の距離を決定することと、をさらに含み、
前記標的について行う前記位置を決定することは、前記第１の距離および前記第２の距離を使用することを含む、請求項２７に記載の作動方法。
【請求項４５】
前記第１および前記第２の画像のうちの１つが、複数の投影画像を使用して再構築されたトモシンセシス画像を含む、請求項２７に記載の作動方法。
【請求項４６】
標的の位置を決定するシステムであって、
前記標的の第１の画像を獲得するため、
前記第１の画像と異なるときに生成される前記標的の第２の画像を獲得するため、
前記第１の画像と交差する第１の投影線を決定するため、
前記第２の画像と交差する第２の投影線を決定するため、
前記第１の投影線と前記第２の投影線との間の第１の距離を決定するため、および
前記決定された第１の距離の少なくとも一部に基づいて前記標的の位置を決定するために構成されたプロセッサを備え、
前記標的の決定された位置は前記標的の実際の位置を示す、ところのシステム。
【請求項４７】
命令の実行により工程が実施される、１組の命令を格納する媒体を有するコンピュータ製品であって、
前記工程が、
標的の第１の画像を獲得することと、
前記第１の画像と異なるときに生成される前記標的の第２の画像を獲得することと、
前記第１の画像と交差する第１の投影線を決定することと、
前記第２の画像と交差する第２の投影線を決定することと、
前記第１の投影線と前記第２の投影線との間の第１の距離を決定することと、
前記決定された第１の距離の少なくとも一部に基づいて前記標的の位置を決定することと、を含み、
前記標的の決定された位置は前記標的の実際の位置を示す、ところのコンピュータ製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像技術を使用して標的の位置を決定するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線治療が、腫瘍組織の治療に採用されてきた。放射線治療においては、高エネルギー・ビームが、外部源から患者に向かって照射される。外部源は、（アーク光線療法の場合のように）回転していてもよいもので、患者の内部に向けた放射線の平行ビームを標的部位に照射する。照射量および照射の位置決めは、腫瘍が十分な放射線を確実に受け、周囲の健常組織への損傷を確実に最小限にするように正確に制御されなければならない。
【０００３】
場合によっては、患者の標的部位は、放射線治療が実施される前に診断目的または治療目的でＣＴシステムを使用して撮像される。標的領域が（例えば、呼吸による）周期的な運動で動く場合には、標的が異なる呼吸状態であるときに、ＣＴシステムを使用して標的の体積画像を決定してもよい。その結果、体積画像はビデオ・ストリームとして再生できる。このような目的で、標的が異なる呼吸状態にあるときの、標的の投影画像が取得され、ＣＴシステムが投影画像を取得する度に、呼吸監視装置を使用して患者の呼吸状態が判定される。撮像セッション後、対応する投影画像が取得されると、投影画像は、記録された患者の呼吸状態に応じて仕分けされる。呼吸監視装置は、呼吸状態を正確に追跡する必要がある。追跡した呼吸状態が、粗雑過ぎてはならない（例えば、呼吸状態は、患者が呼状態か吸状態であるかを単に示すだけではいけない）のは、そうでないと、得られるビデオ・ストリームが、診断および治療計画目的には粗雑過ぎることになるからである。
【０００４】
また、放射線治療中に場合によっては、患者はまた呼吸運動をしていてもよい。このような場合は、放射線ビームが標的の治療に応じて調整できるように、移動する標的の位置を決定することが望ましいことがある。目標物の三次元位置を決定する既存の技術は、２つ以上の撮像システムによって標的を同時に撮像する必要がある。このような場合には、標的の三次元位置は、１つの撮像システムしか使用可能でないときは、決定できない。また、２つの撮像システムを同時に使用するように設計された既存のシステムは、異なるときに取得した画像を使用して標的の位置を決めることはできない。その上、２つの撮像システムを同時に使用するように設計された既存のシステムは、２つの撮像システムのフレーム・レートが同じであり、それらが同期されることが必要である。このような場合に、２つの撮像システムが異なるフレーム・レートである場合、または２つの撮像システムによる画像獲得が同期していない場合は、既存のシステムではいつも標的の位置を決定できるわけではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願第１０／０３３，３２７号明細書
【特許文献２】米国特許出願第１０／６８７，５７３号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一部の実施形態によると、標的の位置を決定する方法は、標的の第１の画像を獲得することと、第１の画像の画像平面と異なる画像平面を有し、異なるときに生成される標的の第２の画像を獲得することと、第１の画像の標的が第２の画像の標的と空間的に一致するかどうかを判定するために第１および第２の画像を処理することと、処理する行為の結果に基づいて標的の位置を決定することとを含む。
【０００７】
他の実施形態によると、標的の位置を決定するシステムは、標的の第１の画像を獲得するため、第１の画像の平面画像と異なる画像平面を有し、異なるときに生成される、標的の第２の画像を獲得するため、第１の画像の標的が第２の画像の標的と空間的に一致するかどうかを判定するために第１および第２の画像を処理するため、および処理する行為の結果に基づいて標的の位置を決定するために構成されたプロセッサを含む。
【０００８】
他の実施形態によると、コンピュータ製品は、命令の実行により工程が実施される、１組の命令を格納する媒体を有し、その工程は、標的の第１の画像を獲得することと、第１の画像の画像平面と異なる画像平面を有し、異なるときに生成される標的の第２の画像を獲得することと、第１の画像の標的が第２の画像の標的と空間的に一致するかどうかを判定するために第１および第２の画像を処理することと、処理する行為の結果に基づいて標的の位置を決定することとを含む。
【０００９】
他の実施形態によると、標的の位置を決定する方法は、標的の第１の画像を獲得することと、第１の画像と異なるときに生成される標的の第２の画像を獲得することと、第１の画像と交差する第１の投影線を決定することと、第２の画像と交差する第２の投影線を決定することと、第１の線と第２の投影線との間の第１の距離を決定することと、決定された第１の距離の少なくとも一部に基づいて標的の位置を決定することとを含む。
【００１０】
他の実施形態によると、標的の位置を決定するシステムは、標的の第１の画像を獲得するためと、第１の画像と異なるときに生成される標的の第２の画像を獲得するためと、第１の画像と交差する第１の投影線を決定するためと、第２の画像と交差する第２の投影線を決定するためと、第１の線と第２の投影線との間の第１の距離を決定するためと、決定された第１の距離の少なくとも一部に基づいて標的の位置を決定するために構成されたプロセッサを含む。
【００１１】
他の実施形態によると、コンピュータ製品は、命令の実行により工程が実施される、１組の命令を格納する媒体を有し、その工程は、標的の第１の画像を獲得することと、第１の画像と異なるときに生成される標的の第２の画像を獲得することと、第１の画像平面と交差する第１の投影線を決定することと、第２の画像平面と交差する第２の投影線を決定することと、第１の線と第２の投影線との間の第１の距離を決定することと、決定された第１の距離の少なくとも一部に基づいて標的の位置を決定することと、を含む。
【００１２】
他の、およびさらに他の態様および特徴は、本発明を説明することを意図するものであるがこれを限定することを意図しない、以下の発明を実施するための形態を読めば明らかになるであろう。
【００１３】
図面は、実施形態の設計および有用性を示し、同様の要素は、共通の参照番号によって示されている。これらの図面は、必ずしも原寸に比例して描かれてはいない。上述ならびに他の利点および目的が得られる方法をよりよく理解するために、添付図面に示される本実施形態のより具体的な説明が提供される。これらの図面は、典型的な実施形態のみを示しており、したがってその範囲を限定すると考えられるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本明細書に記載された実施形態が実行され得る放射線システムを示す図である。
【図２】図２は、相互に空間的に一致する２枚の画像を関連付ける方法を示す図である。
【図３】図３は、２枚の画像が相互に空間的に一致するかどうかを判定する技法を示す図である。
【図４】図４は、本明細書に記載された実施形態が実行され得る別の放射線システムを示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本明細書に記載された実施形態が実行され得る蛍光透視装置を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、異なる位置にあるＸ線源および撮像装置を示す図５Ａの蛍光透視装置を示す図である。
【図６】図６は、一部の実施形態による標的の位置を決定する方法を示す図である。
【図７】図７は入力画像と空間的に一致する参照画像（複数可）を選択する技術を示す図である。
【図８】図８は、一部の実施形態による対応する位置図に位置合わせされた位相図である。
【図９】図９は、本明細書に記載された実施形態が実行され得る位置監視装置を含む別の放射線システムを示す図である。
【図１０】図１０は、本明細書に記載された実施形態が実施され得るコンピュータ・システム・アーキテクチャのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
様々な実施形態が、図を参照して以下に説明されている。図は、原寸には比例しておらず、類似の構造または機能の要素は、すべての図を通して同様の参照番号によって表されていることに留意されたい。また、図は、実施形態の説明を容易にすることを意図するに過ぎないことにも留意されたい。図は、本発明を網羅する説明として、または本発明の範囲を限定するものとして意図されてはいない。さらに、示される実施形態は、表示された態様または利点のすべてを有する必要はない。特定の実施形態に関連して説明された態様または利点は、必ずしもその実施形態に限定されるものではなく、そのように示されていない場合でも、任意の他の実施形態で実施できる。
【００１６】
図１は、一部の実施形態にしたがったコンピュータ断層撮影システム１０を示す。システム１０は、ガントリ１２、および患者２８を支えるためのパネル１４を備える。ガントリ１２は、患者２８がＸ線源２０と検出器２４との間の少なくとも一部に位置している間に、Ｘ線ビーム２６をガントリ１２の反対側にある検出器２４に向かって射出するＸ線源２０を含む。非限定的な例示として、Ｘ線ビームは、コーン・ビームまたはファン・ビームとすることができる。検出器２４は、患者２８を通過するＸ線の検知用に構成された複数のセンサ要素を有する。各センサ要素は、Ｘ線ビームが患者２８を通過するときにＸ線ビームの強度を表す電気信号を生成する。
【００１７】
システム１０はまた、制御システム１８も含む。示される実施形態では、制御システム１８は、制御装置４０に連結されたコンピュータ・プロセッサなどのプロセッサ５４を含む。また、制御システム１８はデータを表示するモニタ５６、およびデータを入力するキーボードまたはマウスなどの入力装置５８も含んでもよい。放射線源２０およびガントリ１２の作動は、制御装置４０によって制御される。制御装置４０は、電力およびタイミング信号を放射線源２０に提供し、プロセッサ５４から受信する信号に基づいてガントリ１２の回転速度および位置を制御する。制御装置４０は、ガントリ１２およびプロセッサ５４から分離した構成部品として示されているが、代替の実施形態では、制御装置４０は、ガントリ１２またはプロセッサ５４の一部とすることができる。
【００１８】
システム１０は、上述の構成に限定されず、その上システム１０は、他の実施形態では他の構成を有してもよいことに留意されたい。例えば、他の実施形態では、システム１０は、異なる形状を有してもよい。他の実施形態では、システム１０の放射線源２０は、異なる移動範囲および／または自由度を有してもよい。例えば、他の実施形態では、放射線源２０は、患者２８を中心として完全に３６０°の範囲で、または３６０°未満の範囲で部分的に回転可能であってもよい。また、他の実施形態では、放射線源２０は、患者２８に対して平行移動可能でもある。さらに、放射線源２０は、診断用エネルギーをＸ線の形で送出することに限定されず、患者の治療のために治療用エネルギーを送達してもよい。
【００１９】
Ｘ線投影データ（すなわち、ＣＴ画像データ）を獲得する走査の間、ガントリ１２は、患者２８を中心として異なるガントリ角度で回転し、その結果、画像を異なるガントリ角度で獲得するために放射線源２０および撮像装置２４は使用され得る。システム１０を作動させて異なるガントリ角度で画像を獲得するときに、患者２８は呼吸している。したがって、異なるガントリ角度で得られる画像は、患者２８に対して異なる位相の呼吸周期に対応している場合がある。走査の完了後、異なるガントリ角度での投影画像は、例えばメモリに保存され、同じ位相の呼吸周期に対応する異なるガントリ角度の画像が（例えば、相互に関連付けて）グループ分けされるように、投影画像は処理されて画像が分類される。次いで、特定の位相の呼吸周期に対してグループ分けされた画像は、その位相に対して再構築された三次元ＣＴ画像を生成するために使用できる。
【００２０】
図２および図３は、一部の実施形態に従って２つ以上の画像を関連付ける方法を示す。まず、第１の画像が獲得される（ステップ２０２）。第１の画像は、システム１０によって生成される投影画像でもよい。次に、第２の画像が獲得される（ステップ２０４）。第２の画像は、システム１０、またはシステム１０とは異なる別のシステムで生成される投影画像でもよい。次いで、プロセッサ５４は、第１および第２の画像が相互に空間的に一致するかどうかを判定するために、第１および第２の画像を処理する（ステップ２０６）。示される実施形態では、第１の画像が生成されると、三次元空間の標的が、第２の画像が生成されたときの標的の位置と同じ、またはほぼ同じ位置に配置された場合、第１および第２の画像は相互に空間的に一致すると考えられる。標的は、解剖学的特徴を有するもの、１つまたは複数の移植片（放射線を通さないマーカーなど）、医療機器（例えば、外科手術用クリップ）、または撮像が可能な他の目標物でもよい。他の実施形態では、標的は、目標物を追跡するために選択された任意の追跡点でもよい。例えば、追跡点は、複数のマーカーの質量中心でもよい。したがって、標的は、目標物自体である必要はない。
【００２１】
第１および第２の画像が相互に空間的に一致する場合は、プロセッサ５４は、第１の画像を第２の画像に関連付ける（ステップ２０８）。一部の実施形態では、相互に関連付けられた第１および第２の画像は、三角測量技法に使用されて、以下に説明するように標的の位置を推定／決定し得る。他の実施形態では、第１および第２の画像を使用して、三次元ＣＴ画像を再構築し得る。これは、第１および第２の画像が異なるときに獲得された場合であっても、第１の画像の標的は、第２の画像が生成されたときの位置と同じ、またはほぼ同じ位置にあるからである。示される実施形態では、第１および第２の画像の関連付けは、プロセッサ５４によりリアルタイムで実施される。例えば、システム１０が投影画像のシーケンスを生成するときに、プロセッサ５４は、現在の投影画像（入力画像）を以前に取得した投影画像（同じシーケンスでも以前に取得したシーケンスでもよい）と関連付けるようにリアルタイム（現在の画像が生成された後間もなく、例えば１秒未満）で構成し得る。他の実施形態では、第１および第２の画像を関連付ける行為は、プロセッサ５４により遡って実施され得る。
【００２２】
図３は、２つの画像が一部の実施形態に従って相互に空間的に一致するかどうかを判定する技術を示す。示される例示では、画像３０２、３０４は、システム１０を使用して放射線源２０を異なるガントリ角度で回転させることによって生成される。したがって、画像３０２、３０４は、異なるときに獲得される。撮像される目標物（明りょう化のために図示せず）は、画像枠３０２、３０４内にそれぞれ画像３１２および画像３１４として現れる。目標物は、患者、移植片、医療機器、または撮像が可能な任意の目標物の一部であってもよい。画像３０２、３０４が生成されている間に、目標物は動いていてもよい。第１の画像３０２が生成されたときの目標物の位置は、放射線源２０から第１の画像枠３０２の目標物画像３１２（例えば、標的）まで延在する第１の線３２２を生成することによって決定されてもよく、放射線源２０から第２の画像枠３０４の目標物画像３１４（例えば、標的）まで延在する第２の線３２４を生成することによって決定されてもよい。次に、第１の線３２２および第２の線３２４のどちらに対しても垂直な方向で測定された距離３３０（エピポーラ（補助線）距離）が決定される。距離３３０が規定の閾値を下回る場合（例えば、５ｍｍ以下）は、目標物は、第１および第２の画像３０２、３０４が生成されたときとほぼ同じ位置にあると仮定してもよい。場合によっては、この仮説は、特に２つの画像のみが使用されているときに、目標物が反復するが必ずしも周期的ではない軌道を移動していたという仮定などの、他の仮定を使用して確認されてもよい。一部の実施形態では、エピポーラ線の中間点３２２の位置は、目標物の位置として使用されてもよい。線３２２、３２４が相互に交差する場合は、交差点の位置は、目標物の位置として使用されてもよい。
【００２３】
方法２００に使用するための画像（複数可）を生成するために使用され得るシステム１０は、前述の例示には限定されないことに留意されたい。他の実施形態では、異なる構成を有する他の撮像システムが使用されてもよい。例えば、図４は、使用されてもよいシステム１０の別の実施形態を示す。図４のシステム１０は、ガントリ１２、患者を支える患者支持体１４、およびガントリ１２の作動を制御する制御システム１８を備える治療システムである。ガントリ１２は、アームの形をしている。システム１０はまた、患者２８が支持体１４に支えられている間に放射線のビーム２６を患者２８に向かって照射する放射線源２０、および放射線ビーム２６の送出を制御するコリメータ・システム２２も含む。放射線源２０は、コーン・ビーム、ファン・ビーム、または他のタイプの放射線ビームを異なる実施形態で生成するように構成することができる。
【００２４】
示される実施形態では、放射線源２０は、治療用エネルギーを提供する治療用放射線源である。他の実施形態では、治療用放射線源であることに加えて、放射線源２０は、診断用エネルギーを提供する診断用放射線源とすることができる。このような場合は、システム１０は、放射線源２０に対して作動する位置（例えば、支持体１４の下）に配置された撮像装置１００などの撮像装置を含むことになる。一部の実施形態では、治療用エネルギーは、一般に１６０キロ電子ボルト（ｋｅＶ）以上であり、より典型的には１メガ電子ボルト（ＭｅＶ）以上のエネルギーであり、診断用エネルギーは、一般に高エネルギー領域より低く、より典型的には１６０ｋｅＶ未満である。他の実施形態では、治療用エネルギーおよび診断用エネルギーは、他のエネルギー・レベルを有することができ、それぞれ治療目的および診断目的で使用されるエネルギーを指す。一部の実施形態では、放射線源２０は、Ｘ線放射を約１０ｋｅＶから約２０ＭｅＶまでの範囲内のいずれかの複数の光子エネルギー・レベルで生成することができる。Ｘ線放射を異なるエネルギー・レベルで生成可能な放射線源は、「ＲＡＤＩＯＴＨＥＲＡＰＹ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＥＱＵＩＰＰＥＤ  ＷＩＴＨ  ＡＮ  ＡＲＴＩＣＵＬＡＢＬＥ  ＧＡＮＴＲＹ  ＦＯＲ  ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ  ＡＮ  ＩＭＡＧＩＮＧ  ＵＮＩＴ」という名称で２００１年１１月２日に出願された米国特許出願第１０／０３３，３２７号（特許文献１）、および「ＭＵＬＴＩーＥＮＥＲＧＹ  ＸーＲＡＹ  ＳＯＵＲＣＥ」という名称で２００３年１０月１５日に出願された米国特許出願第１０／６８７，５７３号（特許文献２）に記載されている。さらに別の実施形態では、放射線源２０は、診断用放射線源とすることができる。示される実施形態では、放射線源２０は、アーム・ガントリ１２に結合されている。あるいは、放射線源２０は、穴部内に配置されてもよい。
【００２５】
一部の実施形態では、図４のシステム１０を使用すると、放射線源２０は、患者２８を中心として回転して治療用放射を複数のガントリ角度から、例えばアーク光線療法として送出する。各ガントリ角度で、治療用放射線が送出されて患者を治療した後、システム１０は、画像を生成するためにも放射線を送出してもよい。これは、治療前に標的の位置を確認するために、または治療用ビームの送達後に放射線の送出を確認するために（例えば、送出された放射線の照射量および／または位置を確認するために）実施されてもよい。画像を生成する放射線は、（放射線源が診断用ビームを送出できる場合は）治療用エネルギーを有するビームであってもよく、あるいは治療用エネルギーを有するビームであってもよい。したがって、方法２００を実行するために使用できる画像（ステップ２０２の第１の画像、および／またはステップ２０４の第２の画像）は、診断用エネルギーまたは治療用エネルギーを使用して生成される画像でもよい。
【００２６】
他の実施形態では、システム１０は、図４に示された構成とは異なり、相互に分離している治療用放射線源および診断用放射線源を含んでもよい。例えば、システム１０は、高エネルギー・ビーム（例えば、ＭＶ撮像システム）を使用して画像を生成する撮像システムおよび低エネルギー・ビーム（例えば、ｋＶ撮像システム）を使用して画像を生成する撮像システムを有してもよい。高エネルギー撮像システムおよび低エネルギー撮像システムは、同一ガントリ（例えば、互いに対して９０°に配向されている）に一体化されていてもよく、あるいは互いに隣接して位置する分離した装置であってもよい。使用中、高エネルギー画像および低エネルギー画像は、交互方式で生成される。次いで、得られた画像は、方法２００に使用されてもよい。したがって、ステップ２０２の画像は、低エネルギー画像でもよく、ステップ２０４の画像は、高エネルギー画像でもよく、またはその逆でもよい。
【００２７】
図５Ａおよび図５Ｂは、一部の実施形態による、方法２００に使用される画像（複数可）を提供するために使用され得る別のシステム５００を示す。システム５００は、蛍光透視システムであり、Ｘ線源５０２、撮像装置５０４、およびＸ線源５０２と撮像装置５０４に結合させるアーム５０６を含む。蛍光透視システム５００を使用して方法２００を実行するとき、Ｘ線源５０２および撮像装置５０４は、第１の位置に配置されてもよい（図５Ａ）。次に、Ｘ線源５０２は、患者２８が呼吸運動をしている間に、Ｘ線ビームを送出して撮像装置５０４を使用して第１の画像系列を生成する。Ｘ線源５０２および撮像装置５０４は、次いで画像が患者２８に対して異なる角度で取得できるように、異なる位置に配置される（図５Ｂ）。次に、Ｘ線源５０２は、患者２８が呼吸運動をしている間に、Ｘ線ビームを送出して撮像装置５０４を使用して第２の画像系列を生成する。方法２００を実行しているとき、プロセッサ５４は、第１のシーケンスから第１の画像として１つの画像を選択してもよく（ステップ２０２）、第２のシーケンスから第２の画像として１つの画像を選択してもよい（ステップ２０４）。このような場合、方法２００の第１および第２の画像は、蛍光透視画像またはＸ線画像である。
【００２８】
また、他の実施形態では、ＰＥＴ画像を生成するＰＥＴ装置、ＳＰＥＣＴ画像を生成するＳＰＥＣＴ装置、ＭＲＩ画像を生成するＭＲＩシステム、トモシンセシス画像を生成するトモシンセシスシステム、またはカメラ（例えば、ＣＣＤカメラ）などの他のタイプの撮像装置を使用して方法２００を実行してもよい。
【００２９】
さらなる実施形態では、方法２００の第１の画像は、第１の撮像装置を使用して獲得されてもよく、第２の画像は、第１の撮像装置と異なる第２の撮像装置を使用して獲得されてもよい。例えば、第１の撮像装置は、ＣＴ装置、放射線治療用装置、ＰＥＴ装置、ＳＰＥＣＴ装置、ＭＲＩシステム、トモシンセシスシステム、およびカメラのいずれか１つでもよく、一方、第２の撮像装置は、第１の撮像装置と異なる前述のいずれかの装置でもよい。
【００３０】
既に述べたように、一部の実施形態では、図２および図３を参照して説明した画像を処理する技術を使用して、標的の位置が決定されてもよい。図６は、一部の実施形態による、標的の位置を決定する方法６００を示す。標的は、解剖学的特徴をもつもの、１つまたは複数の移植片（放射線不透過性マーカーなど）、医療機器（例えば、外科手術用クリップ）、または撮像が可能な他の目標物でもよい。他の実施形態では、標的は、目標物を追跡するために選択された任意の追跡点でもよい。例えば、追跡点は、複数のマーカーの質量中心でもよい。したがって、標的は、目標物自体である必要はない。
【００３１】
まず、１組の参照画像が獲得される（ステップ６０２）。示される実施形態では、参照画像の組は、図１のシステム１０を使用して獲得される投影画像でもよい。具体的には、投影画像は、患者２８が生理的な動きをしているときに、先に獲得される。したがって、投影画像は、標的が異なる位置にあるときのそれぞれの標的の画像を有する。次いで、ある恣意的な座標系に相対する標的の位置が各投影画像に対して決定されるように、投影画像は処理される。当技術分野で公知の様々な技術が、こうした目的に使用されてもよい。したがって、各参照画像は、それらに関連付けられた標的の位置を有する。
【００３２】
次に、入力画像が獲得される（ステップ６０４）。示される実施形態では、入力画像は、同じシステム１０を使用して獲得されてもよい。そのような場合、入力画像を生成しているとき、参照画像がステップ６０２で生成されるときの患者２８とシステム１０との相対位置と同様であるように、患者２８はシステム１０に相対して配置されてもよい。あるいは、ステップ６０４における患者２８とシステム１０との相対位置は、ステップ６０２での相対位置と異なってもよい。このような場合、プロセッサ５４は、ステップ６０２での患者２８の位置およびステップ６０４での患者２８の位置を記録し、これらの情報を使用して、例えば、座標変換、画像シフト、関心領域選択などのように画像を処理するよう構成されてもよい。
【００３３】
他の実施形態では、入力画像および参照画像は、異なる画像システムを使用して獲得されてもよい。例えば、入力画像は、治療処置中に標的の位置を追跡するための（参照画像を生成するための装置とは異なる）撮像装置を使用して獲得されてもよい。このような場合、ステップ６０２での患者２８と画像システム１０（例えば、放射線源２０または撮像装置面）の相対位置は、患者２８と入力画像を生成するために使用されるシステムとの相対位置と同じでもよい。あるいは、患者２８とシステム１０との相対位置は、患者２８と入力画像を生成するために使用されるシステムとの相対位置と異なってもよい。このような場合は、プロセッサ５４は、画像システム１０の座標系を、入力画像を生成するための装置の座標系と共に記録してもよい。
【００３４】
次に、プロセッサ５４は、１つまたは複数の参照画像を入力画像と空間的に一致する参照画像の組から選択する（ステップ６０６）。図７は、一部の実施形態によれば、入力画像と空間的に一致する参照画像を選択する技術を示す。例示では、画像７０４ａ、７０４ｂは、参照画像であり、画像７０２は、入力画像である。参照画像７０４ａ、７０４ｂは、標的が動いている間に、異なるガントリ角度に放射線源２０を回転させることにより、システム１０を使用して先に生成されてもよい。したがって、画像７０４ａ、７０４ｂは、異なるときに獲得される。撮像される標的（明確化のために図示せず）は、画像枠７０４ａ、７０４ｂ内にそれぞれ画像７１４ａおよび画像７１４ｂとして現れる。また、標的も画像７１２として進行中の入力画像７０２に現れる。ステップ６０６において、プロセッサ５４は、放射線源２０と画像枠７０２内の標的画像７１２との間に延在する投影線７２２を決定する。また、プロセッサ５４は、それぞれ参照画像７０４に対する複数の投影線７２４も決定する。各投影線７２４は、放射線源２０と対応する参照画像７０４の標的画像７１４の間に延在する。次に、プロセッサ５４は、各投影線７２４に対して、入力画像７０２の投影線７２２と対応する参照画像７０４に対する投影線７２４との間のエピポーラ距離７３０を決定する。エピポーラ距離７３０は、投影線７２２および投影線７２４のどちらとも垂直である方向に測定される。示される例示では、２つの参照画像７０４ａ、７０４ｂ、２つの対応する投影線７２４ａ、７２４ｂ、および２つの対応するエピポーラ距離７３０ａ、７３０ｂが示されている。しかし、一部の実施形態では、参照画像７０４の数、投影線７２４の数、およびエピポーラ距離の数は、２より大きくてよい。
【００３５】
一部の実施形態では、プロセッサ５４は、距離７３０ａ、７３０ｂを、例えば、５ｍｍ以下の所定の閾値と比較することにより、入力画像７０２と空間的に一致する参照画像７０４を選択するように構成されている。参照画像７０４に対する距離７３０が所定の閾値を下回る場合は、参照画像が生成されたときの標的の位置に対応して（例えば、恣意的な座標系に相対して同じ）入力画像７０２が生成されるときの標的の位置が決定されてもよい。示される例示では、参照画像７０４ａの投影線７２４ａと投影線７２２との間の距離７３０ａは、所定の閾値を下回り、参照画像７０４ｂの投影線７２４ｂと投影線７２２との間の距離７３０ｂは、所定の閾値を超える。したがって、プロセッサ５４は、入力画像７０２と空間的に一致する参照画像７０４ａを選択する。
【００３６】
他の実施形態では、プロセッサ５４は、他の技術または基準に基づいて参照画像７０４を選択してもよい。例えば、他の実施形態では、プロセッサ５４は、１点とすべて（またはすべての一部、例えば生理的周期の規定された位相範囲に対する画像の一部）のエピポーラ線７３０との間の平均二乗距離を最小化することによって標的の位置を決定するよう構成されてもよい。場合によっては、エピポーラ距離は、少なくとも２つの画像（例えば、３つの画像）間のステレオ・マッチの寸法を提供するよう機能してもよい。このような場合は、すべての画像の標的の位置からエピポーラ線までの最小平均二乗距離である空間の１点が決定される。決定されたこの点は、三角測量の結果である。次いで、プロセッサは、得られた距離の二乗平均平方根をステレオ・マッチの寸法として決定した点から決定する。他の実施形態では、プロセッサはまた、この解までの最大の距離である線を決定し、その後、試験を実施してその線がはずれ値であるかどうかを確認する。はずれ値を識別する１方法は、投影画像を三角測量の結果の計算に使用される組から除外して、ステレオ・マッチの寸法が著しく増加しているかを確認することである。例えば、（それぞれの残りの画像についての）残りの距離の二乗平均平方根が、例えば、４０パーセント減少している場合は、除去された入力画像は、はずれ値として判定される。さらなる実施形態では、プロセッサはまた、以前の組の三角測量の結果に対する現在の画像のエピポーラ線の距離を判定することによって、まさに捕捉されたばかりの画像の標的が以前の組に整合するかどうかを確認するように構成されてもよい。
【００３７】
図６に戻る。プロセッサ５４は、次に標的の位置を決定する（ステップ６０８）。上記の例示を使用すると、一部の実施形態では、投影線７２２と選択された参照画像７０４ａの投影線７２４ａとの間のエピポーラ線７３０の中間点位置は、標的の位置として使用されてもよい。線７２２、７２４ａが相互に交差する場合は、その交差点の位置は、標的の位置として使用されてもよい。場合によっては、プロセッサ５４は、入力画像７０２と空間的に一致する２つ以上の参照画像７０４を選択してもよい。これは、例えば、２つ以上の参照画像７０４に対するエピポーラ距離３００が参照画像７０４を選択するための所定の基準を満たす場合であってもよい。このような場合は、標的の位置は、参照画像７０４がエピポーラ距離３００に対して入力画像７０２と空間的に一致すると判定されている、そのエピポーラ距離３００における中間点位置の平均を計算することによって決定されてもよい。他の実施形態では、標的の位置は、他の基準を使用して決定されてもよい。例えば、他の実施形態では、標的の位置は、決定されたエピポーラ距離３００の中間点位置の中央値を使用して決定されてもよい。プロセッサ５４により標的の位置を決定する行為は、リアルタイム（入力画像が生成されたすぐ、例えば、１秒未満後）で、または遡って実行されてもよい。
【００３８】
一部の実施形態では、追加の入力画像が生成され、方法６００はステップ６０４〜６０８を繰り返す。このような場合は、プロセッサ５４は、追加の入力画像を受け取る度に、標的の位置を連続的に決定する。決定された標的の位置は、様々な目的に使用されてもよい。一部の実施形態では、標的の位置は、プロセッサ５４によりリアルタイム（入力画像が生成されたすぐ、例えば、１秒未満後）で決定される。このような場合は、プロセッサ５４によって標的の位置を使用して、治療用または診断用放射線ビームのスイッチを入れる、治療用または診断用放射線ビームのスイッチを切る、コリメータを作動させる、ガントリを配置する、放射線源を配置する、患者支持体を配置するなど、医療機器の作動をゲート制御してもよい。
【００３９】
決定された位置はまた、他の実施形態において他の目的に使用されてもよい。例えば、周期的な動きがある他の実施形態では、決定された位置を使用して生理的周期の対応する位相が決定されてもよい。生理的周期の位相は、生理的周期の完全度を表す。一部の実施形態では、呼吸周期の位相は、０°〜３６０°の値を有する位相変数によって表されてもよい。図８は、対応する位置の図８０２と位置を合せた位相の図８００の例を示す。位置の図８０２は、本明細書に記載された技術の実施形態を使用して決定された標的の位置点を含む。示される例示では、０°（および３６０°）の位相値は呼吸の吐き出し状態のピークを表し、位相値は生理的周期における０°〜３６０°の間を直線的に変化する。
【００４０】
標的の位置を決定する上述の技術には、画像が生成されている間、分離した位置監視装置を使用して目標物の位置を追跡し続ける必要がないという利点がある。上述の技術には、また同じ平面にある画像を比較する必要がないという利点もある。むしろ、実施形態に示されるように、入力画像７０２は、参照画像用の画像平面と異なる画像平面で生成され得る。場合によっては、上記の技術を使用して標的の位置を決定することは、０．１ｍｍ以内またはそれ以上の精度の結果を生じることができる場合がある。さらに、上記の技術には、入力画像を生成する画像システムが参照画像を生成するために使用する画像システムと異なる場合であっても、標的の位置を決定できるという利点がある。
【００４１】
上記実施形態における参照画像および入力画像は、同一の撮像装置または撮像モダリティを使用して獲得される必要がないことに留意されたい。他の実施形態では、参照画像は第１の撮像装置を使用して獲得されてもよく、入力画像は第１の撮像装置と異なる第２の撮像装置を使用して獲得されてもよい。例えば、第１の撮像装置は、ＣＴ装置、放射線治療用装置、ＰＥＴ装置、ＳＰＥＣＴ装置、ＭＲＩシステム、トモシンセシスシステム、およびカメラのいずれか１つでもよい。一方、第２の撮像装置は、第１の撮像装置と異なる前述のいずれかの装置でもよい。また、他の実施形態では、任意の参照画像および／または入力画像は、例えばトモシンセシス画像の形をとる１組の投影画像から再構築された画像であってもよい。例えば、ショートガントリアークを通して獲得された数枚の投影画像を使用して、中に挿入されたマーカーが、数枚の画像を組み合わせた結果として非常に高められ得る、トモシンセシス画像が再構築される。次いで、トモシンセシス画像は、本明細書に記載の系列的なステレオ技術で入力画像として、または参照画像として使用される。
【００４２】
方法６００の上記の実施形態では、標的の動作は周期的なものとして記述されてきた。しかし、他の実施形態では、例えば、無作為動作などの非周期的動作をしている標的に対する標的の位置を決定するために、上記の技術を使用してもよい。このような場合、プロセッサ５４は、参照画像の組全体を使用するように構成されている。一部の実施形態では、プロセッサ５４はまた、標的の動きの速度および／または方向に関して動作監視装置から信号を受信し、こうした情報を使用して入力画像と空間的に一致する参照画像（複数可）を選択するようにも構成されている（例えば、プログラミングおよび／または構築されている）。具体的には、（以前の）標的の動作の速度および／または方向によって、プロセッサ５４が標的の現在の位置を予測できる場合がある。これに基づいて、プロセッサ５４は、入力画像と空間的に一致可能な利用可能な参照画像のプールを絞り込むことができる。
【００４３】
上記の実施形態では、参照画像７０４の組は、患者２８がシステム１０に対して特定の位置にいるときに放射線源２０を回転させることによって生成される。他の実施形態では、２組の参照画像７０４が提供されてもよく、参照画像７０４の第１の組は、患者２８がシステム１０に対して第１の位置にいるとき、放射線源２０を回転させることによって生成され、参照画像７０４の第２の組は、患者２８がシステム１０に対して第２の位置にいるとき、放射線源２０を回転させることによって生成される。参照画像の第１の組が生成された後ではあるが、参照画像の第２の組が生成される前に、患者２８または患者支持体１４を放射線源２０に対して配置することによって、これは実現できる。あるいは、システム１０またはシステム１０の一部（例えば、放射線源２０および／またはガントリ１２）を患者２８に対して配置することによって、これは実現できる。一部の実施形態では、２組の参照画像７０４を使用して方法６００を実行する場合、プロセッサ５４は、１点と両方の組の参照画像７０４に対するすべて（またはすべての一部）のエピポーラ線７３０との間の平均二乗距離を最小化することによって、標的の位置を決定するよう構成されている。他の実施形態では、プロセッサ５４は、他の技術を使用して、標的の位置を決定するよう構成されてもよい。例えば、他の実施形態では、プロセッサ５４は、第１の点と参照画像７０４の第１の組に対するすべて（またはすべての一部）のエピポーラ線７３０との間の平均二乗距離を最小化することによって、標的の第１の位置を決定し、第２の点と参照画像７０４の第２の組に対するすべて（またはすべての一部）のエピポーラ線７３０との間の平均二乗距離を最小化することによって標的の第２の位置を決定し、その後、標的の位置として第１および第２の位置の平均値を決定するよう構成されてもよい。２組の参照画像７０４を使用することにより、プロセッサ５４が三次元の標的の位置をより正確に決定できるようになるという利点がある。
【００４４】
本明細書に記載のいずれかの実施形態では、システム１０は、画像（例えば、方法６００の参照画像および入力画像、または方法２００のいずれかの画像）が生成されているときに、患者２８の呼吸状態を監視する動作監視システムをさらに含んでもよい。動作監視システムは、患者２８連結された複数のマーカー９０６を備えたマーカー・ブロック９０４を見るカメラ９０２を含んでもよい（図９）。あるいは、カメラは、マーカー（複数可）として、患者の衣類、患者２８の生理的特徴をもつものなど、他の物を使用するよう構成されてもよい。動作監視システムの例には、画像データと共に呼吸信号の振幅および位相を記録可能なＶａｒｉａｎ社のＲＰＭ製品が含まれる。他の実施形態では、動作監視システムは、システムが患者２８の呼吸状態を判定可能である限り、胸の拡張を測定するひずみゲージなどの、当技術分野において公知の他のシステムでもよい。
【００４５】
動作監視システムを備えるシステム１０を使用中、動作監視システムは、患者２８の呼吸状態を判定する一方、システム１０は、複数の画像（例えば、方法２００の画像、または方法６００の参照画像および入力画像）を生成し、呼吸状態が記録される。一部の実施形態では、２つの画像が相互に空間的に一致するかどうかを判定するときに、プロセッサ５４が、２つの画像が生成されたときの標的の呼吸状態を検討する。例えば、（方法２００のステップ２０２の）第１の画像が（方法２００のステップ２０４の）第２の画像と空間的に一致するかどうかを判定する場合、プロセッサ５４は、第１の画像が生成されたときの標的の呼吸状態を、第２の画像が生成されたときの標的の呼吸状態と比較する。同様に、方法６００においては、参照画像が入力画像と空間的に一致するかどうかを判定する場合、プロセッサ５４は、参照画像が生成されたときの標的の呼吸状態を、入力画像が生成されたときの標的の呼吸状態と比較する。場合によっては、画像が、例えば、息を吐いている、息を吸っている、息を吐いて止めている、息を吸って止めているなどの同じ呼吸状態とほぼ一致する場合は、プロセッサ５４は、２つの画像が一致する候補の可能性があるかどうかを判定する。一致する場合は、プロセッサ５４は、例えば、エピポーラ距離を決定するなどのさらなる分析を実行して、本明細書に記載のように、２つの画像が相互に空間的に一致するかどうかを判定できる場合がある。動作監視システムを使用すると、三角測量法を使用する画像が同じ標的の位置とほぼ一致する確率を最大化するという利点がある。また、それによってプロセッサ５４が、或る標的の位置が呼吸の吐き出しの位相にあるか吸い込みの位相にあるかを判定可能になるという利点もある。こうした目的では、プロセッサ５４は、吐き出しの位相と吸い込みの位相の識別のみが必要なので、動作監視システムは、動作の検知結果を高精度で提供する必要はない。同様に、これにより動作監視システムの設計が単純になり、計算時間が短縮される。また、動作監視システムは有利にも、プロセッサ５４が別の画像と空間的に一致し得る利用可能な参照画像のプールを絞り込むことを可能にする。
【００４６】
また、本明細書に記載のあらゆる実施形態では、プロセッサ５４は、２つの画像が相互に空間的に一致するかどうかを判定するための基準の一部として｜ａ｜＞３０°および｜ａ−１８０°｜＞３０°の基準を使用してもよい。式中、「ａ」は、画像対間（例えば、それぞれの画像の軸間の分離角度）の立体分離角度を表す。
【００４７】
他の実施形態では、上記の三角法を使用して、標的が動作中であるかどうかを判定できる。例えば、場合によっては、標的は処置中に静止状態であることが求められることがある。このような場合は、プロセッサ５４は、標的の入力画像を受け取り、その入力画像に対する投影線を決定し、入力画像の投影線と１枚の参照画像の投影線との間のエピポーラ距離を決定する。エピポーラ距離が、例えば、５ｍｍの所定の閾値以内であれば、プロセッサ５４は、標的は移動していないと判定する。一方、エピポーラ距離が所定の閾値を超えると、プロセッサ５４は、標的が移動したと判定する。このような場合は、プロセッサ５４が、例えば、視覚警報、聴覚警報といった警報を発生させることができる。場合によっては、警報を発生させる代替として、または追加として、プロセッサ５４は、標的が移動したと判定すると医療処置を中断させる場合がある。
【００４８】
本明細書に記載の方法の実施形態は、周期的な動き（例えば、呼吸または心拍に関連した動き）をしている標的の位置を決定することに限定されず、周期的であるか非周期的であるかにかかわらず、あらゆるタイプの動きをしている標的の位置を判定するために、本明細書に記載の方法の実施形態を使用してもよいことに留意されたい。例えば、一部の実施形態では、撮像または治療処置中、移動および複数の偏移を含み得る（例えば、前立腺が数秒間異なる位置に移動してから元の位置に戻る）前立腺の動きを監視ならびに追跡するために、本明細書に記載のシステムおよび方法を使用してもよい。
【００４９】
コンピュータ・システム・アーキテクチャ
【００５０】
図１０は、本発明の実施形態が実施され得るコンピュータ・システム１２００の一実施形態を示すブロック図である。コンピュータ・システム１２００は、バス１２０２または情報を通信する他の通信機構、および情報を処理するためにバス１２０２に連結されたプロセッサ１２０４を含む。プロセッサ１２０４は、図１のプロセッサ５４、または本明細書に記載の様々な機能を実行するために使用される別のプロセッサの一例であり得る。場合によっては、コンピュータ・システム１２００を使用して、プロセッサ５４の実施を行える。コンピュータ・システム１２００はまた、バス１２０２に連結されて情報およびプロセッサ１２０４で実行される命令を格納する、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）または他の動的記憶装置などの主記憶装置１２０６も備える。また、主記憶装置１２０６を使用して、プロセッサ１２０４により実行される命令の実行中に一時的な変数または他の中間情報を格納してもよい。さらに、コンピュータ・システム１２００は、バス１２０２に連結されて静的情報およびプロセッサ１２０４に対する命令を格納する、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）１２０８または他の静的記憶装置を含む。磁気ディスクまたは光ディスクなどのデータ記憶装置１２１０が提供され、情報および命令を格納するバス１２０２に連結される。
【００５１】
コンピュータ・システム１２００は、バス１２０２を経由して陰極線管（ＣＲＴ）などの表示装置１２１２に連結されて、ユーザに情報を表示し得る。入力装置１２１４は、英数字および他のキーを含み、バス１２０２に連結されて情報およびコマンド選択をプロセッサ１２０４に通信する。別のタイプのユーザ入力装置は、方向情報およびコマンド選択をプロセッサ１２０４に通信し、カーソル移動を表示装置１２１２上で制御するための、マウス、トラックボール、またはカーソル方向キーなどのカーソル制御装置１２１６である。この入力装置は通常、第１の軸（例えば、ｘ）および第２の軸（例えば、ｙ）の２つの軸に２つの自由度を有し、該装置は位置を１平面に指定することが可能である。
【００５２】
コンピュータ・システム１２００は、本明細書に記載の実施形態による様々な機能（例えば、計算）を実行するために使用されてもよい。一実施形態によれば、こうした使用は、主記憶装置１２０６内に含まれる１つまたは複数の命令の１つまたは複数のシーケンスを実行するプロセッサ１２０４に応答して、コンピュータ・システム１２００によって提供される。このような命令は、記憶装置１２１０などの別のコンピュータ可読媒体から主記憶装置１２０６内に読み取られ得る。主記憶装置１２０６内に含まれる命令のシーケンスの実行により、プロセッサ１２０４が本明細書に記載のプロセスステップを実行する。また、マルチ・プロセッシング構成内の１つまたは複数のプロセッサを使用して、主記憶装置１２０６内に含まれる命令のシーケンスも実行され得る。代替の実施形態では、ハードワイヤード回路をソフトウェア命令の代わりに、またはソフトウェア命令と組み合わせて使用して、本発明を実行してもよい。したがって、本発明の実施形態は、ハードウェア回路およびソフトウェアのいかなる特定の組み合わせにも限定されない。
【００５３】
本明細書で使用される「コンピュータ可読媒体」という用語は、実行のためにプロセッサ１２０４に命令を提供することに関与する任意の媒体を指す。このような媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体を含むがこれに限定されない、多くの形をとることができる。記憶装置１２１０などの不揮発性媒体には、例えば、光ディスクまたは磁気ディスクが含まれる。主記憶装置１２０６などの揮発性媒体には、動的記憶装置が含まれる。伝送媒体には、バス１２０２を備える配線を含む同軸ケーブル、銅線、および光ファイバーが含まれる。伝送媒体はまた、電波および赤外線通信中に発生されるような音響または光波の形をとることもできる。
【００５４】
コンピュータ可読媒体の一般的な形には、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、フレキシブル・ディスク、ハード・ディスク、磁気テープ、または任意の他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、任意の他の光学媒体、パンチカード、紙テープ、孔のパターンを備えた任意の他の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリ・チップまたはカートリッジ、以下に説明する搬送波、またはコンピュータがそこから読取り可能な任意の他の媒体が含まれる。
【００５５】
様々な形のコンピュータ可読媒体は、１つまたは複数のシーケンスの１つまたは複数の命令をプロセッサ１２０４に実行のために伝えることに関与し得る。例えば、命令は、初めに遠隔のコンピュータの磁気ディスク上に伝えられてもよい。遠隔のコンピュータは、命令をその動的記憶装置内にロードし、その命令を、モデムを使用して電話線を介して送信することができる。コンピュータ・システム１２００にローカル接続されているモデムは、電話線を介してデータを受信し、赤外線送信機を使用してデータを赤外線信号に変換することができる。バス１２０２に連結された赤外線検出器は、赤外線信号で伝えられたデータを受信し、データをバス１２０２上にもたらすことができる。バス１２０２は、データを主記憶装置１２０６に運び、主記憶装置からプロセッサ１２０４が命令を取得して実行する。主記憶装置１２０６が受信した命令は、任意選択でプロセッサ１２０４が実行する前後のいずれかに記憶装置１２１０に格納されてもよい。
【００５６】
コンピュータ・システム１２００はまた、バス１２０２に連結された通信インターフェース１２１８も含む。通信インターフェース１２１８は、ローカル・ネットワーク１２２２に接続されたネットワーク・リンク１２２０に連結する双方向データ通信を提供する。例えば、通信インターフェース１２１８は、総合サービスデジタルネットワーク（ＩＳＤＮ）カードまたはデータ通信接続を電話線の対応するタイプに提供するモデムであってよい。別の例としては、通信インターフェース１２１８は、データ通信接続を互換性のあるローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）に提供するＬＡＮカードであってもよい。また、無線リンクも実装され得る。任意のこうした実装では、通信インターフェース１２１８は、様々なタイプの情報を表すデータ・ストリームを運ぶ電気信号、電磁信号、または光信号を送受信する。
【００５７】
ネットワーク・リンク１２２０は、通常データ通信を１つまたは複数のネットワークを経由して他の装置に提供する。例えば、ネットワーク・リンク１２２０は、ローカル・ネットワーク１２２２を経由してホスト・コンピュータ１２２４または放射線ビーム源または放射線ビームに動作可能に連結されたスイッチなどの機器１２２６に接続し得る。ネットワーク・リンク１２２０を介して移送されるデータ・ストリームは、電気信号、電磁信号、または光信号を含むことができる。様々なネットワークを経由する信号およびネットワーク・リンク１２２０上にあり、（データをコンピュータ・システム１２００に受け入れ、またコンピュータ・システム１２００から送り出す）通信インターフェース１２１８を経由する信号は、例示的ではあるが、情報を移送する搬送波の形をしている。コンピュータ・システム１２００は、ネットワーク（複数可）、ネットワーク・リンク１２２０、および通信インターフェース１２１８を介してプログラム・コードを含むメッセージを送信し、データを受信することができる。
【００５８】
本発明の特定の実施形態が示され説明されたが、本発明を好ましい実施形態に限定することは意図しないことを理解されたい。また、様々な変更および修正が、本発明の精神および範囲から逸脱することなくなされてよいことは、当業者には明らかであろう。例えば、「画像」という用語は、必ずしも視覚的に表示された画像に限定されず、格納されたデータの画像も指してよい。また、「プロセッサ」という用語は、１つまたは複数の処理装置を含んでもよく、ハードウェアおよび／またはソフトウェアを使用して実行される数学的計算を実行可能な任意の装置を指してもよい。さらに、本明細書に記載の任意の実施形態では、プロセッサ５４を使用して記載された様々な機能を実行するのではなく、別個のプロセッサが使用されてもよい。その上、「第１の画像」および「第２の画像」という用語は、異なるまたは分離した２つの画像を指し、したがって必ずしも画像が生成される順番を指すとは限らない。したがって、明細書および図面は、限定的意味ではなく、例示的意味とみなされるべきである。本発明は、特許請求の範囲により定義されているように本発明の精神および範囲に含まれ得る代替手段、変形形態、ならびに均等物を包含するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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